Диссертация (Влияние структурных характеристик пористых полупроводников и диэлектриков на их оптические свойства), страница 2
Описание файла
Файл "Диссертация" внутри архива находится в папке "Влияние структурных характеристик пористых полупроводников и диэлектриков на их оптические свойства". PDF-файл из архива "Влияние структурных характеристик пористых полупроводников и диэлектриков на их оптические свойства", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "физико-математические науки" из Аспирантура и докторантура, которые можно найти в файловом архиве МГУ им. Ломоносова. Не смотря на прямую связь этого архива с МГУ им. Ломоносова, его также можно найти и в других разделах. , а ещё этот архив представляет собой докторскую диссертацию, поэтому ещё представлен в разделе всех диссертаций на соискание учёной степени доктора физико-математических наук.
Просмотр PDF-файла онлайн
Текст 2 страницы из PDF
Âàæíûì ïðèìåðîì òàêèõ ñðåä ÿâëÿþòñÿ ïîðèñòûå ïîëóïðîâîäíèêîâûå è äèýëåêòðè÷åñêèå ìàòåðèàëû, îáðàçóþùèåñÿ â ðåçóëüòàòå ïðîöåññà ýëåêòðîõèìè÷åñêîãîòðàâëåíèÿ. Îíè ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé íàíîêîìïîçèòíûå ñðåäû, îáðàçîâàííûå ïóñòîòàìè â îáúåìå (ïîðàìè) è îñòàâøèìèñÿ ïîñëå óäàëåíèÿ ÷àñòèìàòåðèàëà íàíîêðèñòàëëàìè èëè íàíîêëàñòåðàìè ïîëóïðîâîäíèêà.Âñ¼ âûøåñêàçàííîå îáúÿñíÿåò àêòóàëüíîñòü äåòàëüíîãî èçó÷åíèÿ îïòè÷åñêèõ ñâîéñòâ ïîðèñòûõ ïîëóïðîâîäíèêîâ è äèýëåêòðèêîâ, ïîñêîëüêó óêàçàííûå ìàòåðèàëû, êàê ñâèäåòåëüñòâóþò ðåçóëüòàòû íåäàâíèõ èññëåäîâàíèé, ìîãóò îáëàäàòü âûñîêîé ýôôåêòèâíîé íåëèíåéíîé âîñïðèèì÷èâîñòüþ è ïîçâîëÿþò îñóùåñòâèòü ôàçîâîå ñîãëàñîâàíèå íåëèíåéíîîïòè÷åñêèõ ïðîöåññîâ. Øèðîêîå ïðèìåíåíèå ìîãóò íàéòè è ëèíåéíûå îïòè÷åñêèå ñâîéñòâà ïîðèñòûõ ñðåä, íàïðèìåð äâóëó÷åïðåëîìëåíèå ôîðìû.Íàäî îòìåòèòü, ÷òî âàæíûì äîñòîèíñòâîì óñòðîéñòâ íà îñíîâå ïîðèñòûõïîëóïðîâîäíèêîâ ÿâëÿåòñÿ âîçìîæíîñòü ëåãêî èíòåãðèðîâàòü èõ ñ ñóùåñòâóþùèìè ïîëóïðîâîäíèêîâûìè îïòè÷åñêèìè è ýëåêòðîííûìè ýëåìåíòàìè.
Ñ ôóíäàìåíòàëüíîé òî÷êè çðåíèÿ ïîðèñòûå ïîëóïðîâîäíèêè è äèýëåêòðèêè, ñòðóêòóðíûå ïàðàìåòðû êîòîðûõ ìîæíî âàðüèðîâàòü â øèðîêèõ ïðåäåëàõ, ìåíÿÿ ðåæèìû èõ èçãîòîâëåíèÿ, ÿâëÿþòñÿ çàìå÷àòåëüíûìèìîäåëüíûìè îáúåêòàìè äëÿ èçó÷åíèÿ ýëåêòðîäèíàìèêè íàíîêîìïîçèòíûõñðåä, â ÷àñòíîñòè èññëåäîâàíèÿ âëèÿíèÿ òàêèõ ôàêòîðîâ êàê êâàíòîâîðàçìåðíûé ýôôåêò, àäñîðáöèÿ ìîëåêóë è ýôôåêòû ëîêàëüíîãî ïîëÿ íà îïòè÷åñêèå ñâîéñòâà íàíîñèñòåì.  ðàìêàõ íàñòîÿùåé ðàáîòû îñíîâíîå âíèìàíèå óäåëÿåòñÿ ïðîÿâëåíèÿì ýôôåêòîâ ëîêàëüíûõ ïîëåé è èññëåäîâàíèåìâîçìîæíîñòåé óïðàâëåíèÿ ñ èõ ïîìîùüþ ôîòîííûìè ñâîéñòâàìè ïîðèñòûõïîëóïðîâîäíèêîâ è äèýëåêòðèêîâ.Äåòàëüíîå èññëåäîâàíèå ðîëè èìåííî ýôôåêòîâ ëîêàëüíîãî ïîëÿ íà ëèíåéíûå è íåëèíåéíûå îïòè÷åñêèå ñâîéñòâà ïîðèñòûõ ïîëóïðîâîäíèêîâ èñîñòàâëÿëî öåëü äèññåðòàöèîííîé ðàáîòû.
Äëÿ ýòîãî áûëè ïîñòàâëåíûè ðåøàëèñü ñëåäóþùèå êîíêðåòíûå çàäà÷è:91. Ðàçðàáîòêà ìåòîäîâ ôîðìèðîâàíèÿ ïîðèñòûõ ïîëóïðîâîäíèêîâ è äèýëåêòðèêîâ, à òàêæå ñòðóêòóð íà èõ îñíîâå.2. Èçó÷åíèå âëèÿíèÿ ñòðóêòóðû ïîðèñòûõ ïîëóïðîâîäíèêîâ íà ëèíåéíûåîïòè÷åñêèå ñâîéñòâà ïîðèñòûõ ïîëóïðîâîäíèêîâ, â ÷àñòíîñòè âåëè÷èíû ýôôåêòèâíîãî ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ è äâóëó÷åïðåëîìëåíèÿ äëÿîïòè÷åñêè îäíîðîäíûõ ñðåä è äëèíó ñâîáîäíîãî ïðîáåãà ôîòîíà äëÿ ðàññåèâàþùèõ ñðåä.3. Ðàçâèòèå òåîðåòè÷åñêîãî ïîäõîäà, ïîçâîëÿþùåãî îïèñàòü äâóëó÷åïðåëîìëåíèå ôîðìû â ïîðèñòûõ ïîëóïðîâîäíèêàõ è äèýëåêòðèêàõ.4. Èññëåäîâàíèÿ âîçìîæíîñòè óâåëè÷åíèÿ äëèí íåëèíåéíî-îïòè÷åñêèõ âçàèìîäåéñòâèé çà ñ÷¼ò äîñòèæåíèÿ ôàçîâîãî ñèíõðîíèçìà â ïîðèñòûõ ïîëóïðîâîäíèêàõ ñ äâóëó÷åïðåëîìëåíèåì ôîðìû.5. Îïðåäåëåíèå ìîäèôèêàöèè òåíçîðà ýôôåêòèâíîé íåëèíåéíîé âîñïðèèì÷èâîñòè ïîðèñòûõ ïîëóïðîâîäíèêîâ è äèýëåêòðèêîâ è óñòàíîâëåíèåñâÿçè êîìïîíåíò òåíçîðà ñî ñòðóêòóðíûìè ïàðàìåòðàìè ïîðèñòûõ ñëî¼â.6.
Èçó÷åíèå îñîáåííîñòåé íåëèíåéíî-îïòè÷åñêèõ ïðîöåññîâ â ìíîãîñëîéíûõ ïåðèîäè÷åñêèõ ñòðóêòóðàõ íà îñíîâå ïîðèñòûõ ïîëóïðîâîäíèêîâ.7. Èññëåäîâàíèå íåëèíåéíî-îïòè÷åñêèõ ïðîöåññîâ â îïòè÷åñêè íåîäíîðîäíûõ ïîðèñòûõ ïîëóïðîâîäíèêàõ, îáëàäàþùèõ ñèëüíûì ðàññåÿíèåì ñâåòà. íàñòîÿùåé ðàáîòå â êà÷åñòâå îáúåêòîâ èññëåäîâàíèÿ ðàññìàòðèâàþòñÿ òàêèå ñðåäû, êàê ïîðèñòûé êðåìíèé (ÏÊ), îêèñëåííûé ïîðèñòûéêðåìíèé (ÎÏÊ), ïîðèñòûé ôîñôèä ãàëëèÿ (ÏÔÃ), ïîðèñòûé îêñèä àëþìèíèÿ (ÏÎÀ).
Äàííûå ìàòåðèàëû ïðåäñòàâëÿþò áoëüøóþ ÷àñòü ïîðèñòûõñðåä, ïðåäñòàâëÿþùèõ èíòåðåñ äëÿ ôîòîíèêè. Âàæíî îòìåòèòü, ÷òî îíèäîïóñêàþò âàðüèðîâàíèå êàê ñòðóêòóðíûõ, òàê è îïòè÷åñêèõ ïàðàìåòðîââ øèðîêèõ ïðåäåëàõ. Òàê, â çàâèñèìîñòè îò ìàòåðèàëà è óñëîâèé ôîðìèðîâàíèÿ ðàçìåðû ïîð è íàíîêëàñòåðîâ ñîñòàâëÿëè îò åäèíèö íàíîìåòðîâ10(ìèêðîïîðèñòûå ìàòåðèàëû) äî äîëåé ìèêðîìåòðà (ìàêðîïîðèñòûå ìàòåðèàëû).Äëÿ ðåøåíèÿ ïîñòàâëåííûõ çàäà÷ èñïîëüçîâàëèñü ðàçíîîáðàçíûå ýêñ-ïåðèìåíòàëüíûå è òåîðåòè÷åñêèå ìåòîäû.
Ìîäåëüíûå îáðàçöû íèçêîðàçìåðíûõ ñòðóêòóð ôîðìèðîâàëèñü ïîñðåäñòâîì õèìè÷åñêîãî è ýëåêòðîõèìè÷åñêîãî òðàâëåíèÿ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ êðèñòàëëîâ. Èññëåäîâàíèåñòðóêòóðíûõ ñâîéñòâ íèçêîðàçìåðíûõ îáúåêòîâ ïðîâîäèëîñü ìåòîäàìèïðîñâå÷èâàþùåé è ðàñòðîâîé ýëåêòðîííîé ìèêðîñêîïèè, àòîìíî-ñèëîâîéìèêðîñêîïèè, ðåíòãåíîâñêîé äèôðàêöèè. Îïòè÷åñêèå ñâîéñòâà èçãîòîâëåííûõ ñëî¼â ïîðèñòûõ ïîëóïðîâîäíèêîâ èçó÷àëèñü ìåòîäàìè ñïåêòðîñêîïèèâèäèìîãî è èíôðàêðàñíîãî äèàïàçîíîâ, ãåíåðàöèè âòîðîé è òðåòüåé îïòè÷åñêèõ ãàðìîíèê, ñïîíòàííîãî êîìáèíàöèîííîãî ðàññåÿíèÿ ñâåòà, êîìáèíàöèîííîãî àíòèñòîêñîâà ðàññåÿíèÿ ñâåòà. Ýêñïåðèìåíòû âûïîëíÿëèñüñ èñïîëüçîâàíèåì íàíîñåêóíäíûõ è ïèêîñåêóíäíûõ ëàçåðíûõ ñèñòåì íàîñíîâå êðèñòàëëîâ Nd:YAG, Nd:YVO4 , ôåìòîñåêóíäíîé ëàçåðíîé ñèñòåìåíà îñíîâå êðèñòàëëà Cr:ôîðñòåðèòà, ïàðàìåòðè÷åñêîãî ãåíåðàòîðà ñâåòà èâîëîêîííî-îïòè÷åñêîãî ãåíåðàòîðà êîíòèíóóìà.
Äëÿ îïèñàíèÿ îïòè÷åñêèõñâîéñòâ ïîðèñòûõ ïîëóïðîâîäíèêîâ èñïîëüçîâàëèñü òåîðåòè÷åñêèå ìîäåëè,îñíîâàííûå êàê íà ñòàòè÷åñêîì, òàê è íà äèíàìè÷åñêîì ïðèáëèæåíèÿõ ýôôåêòèâíîé ñðåäû. Âûïîëíåííûé â ðàáîòå òåîðåòè÷åñêèé àíàëèç íåëèíåéíîîïòè÷åñêèõ ïðîöåññîâ îñíîâàí íà ðåøåíèè âîëíîâîãî óðàâíåíèÿ ñ íåëèíåéíûì èñòî÷íèêîâ â ïðèáëèæåíèè ìåäëåííî ìåíÿþùèõñÿ àìïëèòóä.Äèññåðòàöèÿ ñîñòîèò èç ââåäåíèÿ, ïÿòè ãëàâ, çàêëþ÷åíèÿ è ñïèñêà öèòèðîâàííîé ëèòåðàòóðû.Ïåðâàÿ ãëàâà äèññåðòàöèè ïîñâÿùåíà àíàëèçó èìåþùèõñÿ â ëèòåðàòóðåîñíîâíûõ ñâåäåíèé î ìåòîäàõ ïîëó÷åíèÿ è ñòðóêòóðíûõ ñâîéñòâàõ ïîðèñòûõ ïîëóïðîâîäíèêîâ è äèýëåêòðèêîâ.
Ãëàâíûì îáðàçîì ðàññìàòðèâàåòñÿìåòîä ýëåêòðîõèìè÷åñêîãî òðàâëåíèÿ êðèñòàëëè÷åñêèõ ïîëóïðîâîäíèêîâ èàëþìèíèåâîé ôîëüãè. Îáñóæäàåòñÿ âëèÿíèå ðåæèìîâ òðàâëåíèÿ è óðîâíÿëåãèðîâàíèÿ ïëàñòèíû íà ðàçìåð è óïîðÿäî÷åííîñòü ïîð. Íà îñíîâàíèè âû11ïîëíåííîãî àíàëèçà è îðèãèíàëüíûõ äàííûõ ñäåëàí âûâîä î âîçìîæíîñòèêîíòðîëèðóåìîãî ôîðìèðîâàíèÿ ïîðèñòûõ ïîëóïðîâîäíèêîâ è äèýëåêòðèêîâ è ìíîãîñëîéíûõ ñòðóêòóð íà èõ îñíîâå.Âî âòîðîé ãëàâå äàí îáçîð îñíîâíûõ ìîäåëåé ýôôåêòèâíîé ñðåäû(Ìàêñâåëëà-Ãàðíåòòà è Áðóããåìàíà) è èõ îáîáùåíèÿ íà ñëó÷àé àíèçîòðîïíûõ ñðåä. Ïðèâîäÿòñÿ ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå î äâóëó÷åïðåëîìëåíèèôîðìû ïîðèñòûõ ïîëóïðîâîäíèêîâ è äèýëåêòðèêîâ, îáóñëîâëåííîì ïðåèìóùåñòâåííîé îðèåíòàöèåé ïîð âäîëü êðèñòàëëîãðàôè÷åñêîãî íàïðàâëåíèÿ h100i.
 ÷àñòíîñòè ïîêàçàíî, ÷òî ïðè èñïîëüçîâàíèè â êà÷åñòâå ïîäëîæêè ñèëüíîëåãèðîâàííîãî êðåìíèÿ ñ îðèåíòàöèåé ïîâåðõíîñòè (110), ñôîðìèðîâàííûé íà í¼ì ìåçîïîðèñòûé (ðàçìåð ïîð ïîðÿäêà 10...100 íì) ñëîéáóäåò ïðîÿâëÿòü ñâîéñòâà îòðèöàòåëüíîãî êðèñòàëëà, îïòè÷åñêàÿ îñü êîòîðîãî ñîâïàäàåò ñ êðèñòàëëîãðàôè÷åñêèì íàïðàâëåíèåì [001]. Èçìåðåííàÿ ýêñïåðèìåíòàëüíî äèñïåðñèÿ ïîêàçàòåëåé ïðåëîìëåíèÿ äëÿ ìåçîïîðèñòîãî êðåìíèÿ ïîçâîëèëà ïðîâåñòè ñðàâíåíèå ñ ðåçóëüòàòàìè ìîäåëèðîâàíèÿ, âûïîëíåííîãî â ðàìêàõ ïðèáëèæåíèÿ ýôôåêòèâíîé ñðåäû.
Ïîêàçàíî,÷òî äàííàÿ ìîäåëü äà¼ò õîðîøåå îïèñàíèå îïòè÷åñêèõ ñâîéñòâ àíèçîòðîïíûõ ñëî¼â ÏÊ. Âìåñòå ñ òåì, îäíàêî, ïîêàçàíî, ÷òî äàííîå ïðèáëèæåíèåíåïðèìåíèìî äëÿ äëèí âîëí ìåíüøå 0,6 ìêì. Ïðîäåìîíñòðèðîâàíî òàêæå äâóëó÷åïðåëîìëåíèå ôîðìû â îêèñëåííîì ïîðèñòîì êðåìíèè, ïîðèñòîìôîñôèäå ãàëëèÿ è ïîðèñòîì îêñèäå àëþìèíèÿ.
Èçìåðåíû ñïåêòðû ïðîïóñêàíèÿ/îòðàæåíèÿ ìíîãîñëîéíûõ ïåðèîäè÷åñêèõ ñòðóêòóð, èçãîòîâëåííûõíà îñíîâå ÏÊ è ÎÏÊ, íà îñíîâàíèè ïîëó÷åííûõ äàííûõ îïðåäåëåíû äèñïåðñèîííûå õàðàêòåðèñòèêè ìíîãîñëîéíûõ ñòðóêòóð (âåëè÷èíû ãðóïïîâîéñêîðîñòè è äèñïåðñèè âòîðîãî ïîðÿäêà). Âàæíóþ ÷àñòü ðàáîòû ñîñòàâëÿåòèçó÷åíèå ðàñïðîñòðàíåíèÿ ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ â ìàêðîïîðèñòîì ôîñôèäå ãàëëèÿ. Äàííûå, ïîëó÷åííûå ìåòîäîì îïòè÷åñêîãî ãåòåðîäèíèðîâàíèÿ,óêàçûâàþò íà óâåëè÷åíèå ñðåäíåé äëèíû ñâîáîäíîãî ïðîáåãà ôîòîíà è óñèëåíèå ðîëè ëîêàëèçàöèè ñâåòà ñ ðîñòîì ïîðèñòîñòè.Òðåòüÿ ãëàâà äèññåðòàöèè ïîñâÿùåíà èññëåäîâàíèþ âîçìîæíîñòåé äî12ñòèæåíèÿ ôàçîâîãî ñèíõðîíèçìà â ïîðèñòûõ ïîëóïðîâîäíèêàõ è äèýëåêòðèêàõ.  íåé ðàññìàòðèâàþòñÿ ïðîöåññû ãåíåðàöèè âòîðîé è òðåòüåé ãàðìîíèê (ÂÃ, ÒÃ) ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ â ÏÊ è ãåíåðàöèè Òà â ÎÏÊ.
Äàííûåìàòåðèàëû âûáðàíû ïîòîìó, ÷òî îáëàäàþò ñðàâíèòåëüíî áîëüøîé âåëè÷èíîé äâóëó÷åïðåëîìëåíèÿ, à ðàñïîëîæåíèå îïòè÷åñêîé îñè â ïëîñêîñòèîáðàçöà îáåñïå÷èâàåò íàèáîëåå óäîáíóþ ãåîìåòðèþ ýêñïåðèìåíòà. Ïðîäåìîíñòðèðîâàíà çàâèñèìîñòü ñèãíàëà Âà îò óãëà ïàäåíèÿ èçëó÷åíèÿ íà ñëîéÏÊ (ìåéêåðîâñêèå áèåíèÿ).  âûïîëíåííûõ ðàñ÷¼òàõ îïðåäåëåíû óñëîâèÿäîñòèæåíèÿ ôàçîâîãî ñîãëàñîâàíèÿ â ñëîÿõ ÏÊ è ÎÏÊ, ðåçóëüòàòû êîòîðûõ íàøëè ñâî¼ ïîäòâåðæäåíèå â ýêñïåðèìåíòàõ.
Ïîêàçàíî, ÷òî äâóëó÷åïðåëîìëåíèå â ìåçîïîðèñòîì êðåìíèè ñëèøêîì âåëèêî äëÿ îñóùåñòâëåíèÿñèíõðîííîé ãåíåðàöèè ÂÃ, îäíàêî, çàïîëíåíèå ïîð äèýëåêòðè÷åñêèìè æèäêîñòÿìè, ïîíèæàþùåå àíèçîòðîïèþ, ïîçâîëÿåò äîáèòüñÿ ôàçîâîãî ñîãëàñîâàíèÿ ïðè ïîâîðîòå îáðàçöà âîêðóã îñè, ïåðïåíäèêóëÿðíîé åãî îïòè÷åñêîéîñè. Ôàêò äîñòèæåíèÿ ôàçîâîãî ñèíõðîíèçìà ïîäòâåðæäàåòñÿ ðîñòîì ñèãíàëà Âà ïðè çàïîëíåíèè ïîð, çàâèñèìîñòüþ ñèãíàëà Âà îò óãëà ïàäåíèÿèçëó÷åíèÿ íà îáðàçåö è èçìåíåíèåì ïîëÿðèçàöèîííûõ çàâèñèìîñòè ñèãíàëà ÂÃ. Äàíî òåîðåòè÷åñêîå îïèñàíèå ïðîöåññà ãåíåðàöèè Òà â ÏÊ è ÎÏÊïóò¼ì ðåøåíèÿ âîëíîâîãî óðàâíåíèÿ ñ íåëèíåéíûì èñòî÷íèêîì â ïðèáëèæåíèè ìåäëåííî ìåíÿþùèõñÿ àìïëèòóä.  ýêñïåðèìåíòå äëÿ íàêà÷êè ÒÃèñïîëüçîâàëñÿ ïàðàìåòðè÷åñêèé ãåíåðàòîð ñâåòà, ïåðåñòðîéêà äëèíû âîëíû êîòîðîãî ïîçâîëèëà îñóùåñòâèòü ñèíõðîííûé ïðîöåññ ãåíåðàöèè.
